mm,thp,rmap: subpages_mapcount of PTE-mapped subpages
[platform/kernel/linux-starfive.git] / mm / rmap.c
1 /*
2  * mm/rmap.c - physical to virtual reverse mappings
3  *
4  * Copyright 2001, Rik van Riel <riel@conectiva.com.br>
5  * Released under the General Public License (GPL).
6  *
7  * Simple, low overhead reverse mapping scheme.
8  * Please try to keep this thing as modular as possible.
9  *
10  * Provides methods for unmapping each kind of mapped page:
11  * the anon methods track anonymous pages, and
12  * the file methods track pages belonging to an inode.
13  *
14  * Original design by Rik van Riel <riel@conectiva.com.br> 2001
15  * File methods by Dave McCracken <dmccr@us.ibm.com> 2003, 2004
16  * Anonymous methods by Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> 2004
17  * Contributions by Hugh Dickins 2003, 2004
18  */
19
20 /*
21  * Lock ordering in mm:
22  *
23  * inode->i_rwsem       (while writing or truncating, not reading or faulting)
24  *   mm->mmap_lock
25  *     mapping->invalidate_lock (in filemap_fault)
26  *       page->flags PG_locked (lock_page)
27  *         hugetlbfs_i_mmap_rwsem_key (in huge_pmd_share, see hugetlbfs below)
28  *           mapping->i_mmap_rwsem
29  *             anon_vma->rwsem
30  *               mm->page_table_lock or pte_lock
31  *                 swap_lock (in swap_duplicate, swap_info_get)
32  *                   mmlist_lock (in mmput, drain_mmlist and others)
33  *                   mapping->private_lock (in block_dirty_folio)
34  *                     folio_lock_memcg move_lock (in block_dirty_folio)
35  *                       i_pages lock (widely used)
36  *                         lruvec->lru_lock (in folio_lruvec_lock_irq)
37  *                   inode->i_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
38  *                   bdi.wb->list_lock (in set_page_dirty's __mark_inode_dirty)
39  *                     sb_lock (within inode_lock in fs/fs-writeback.c)
40  *                     i_pages lock (widely used, in set_page_dirty,
41  *                               in arch-dependent flush_dcache_mmap_lock,
42  *                               within bdi.wb->list_lock in __sync_single_inode)
43  *
44  * anon_vma->rwsem,mapping->i_mmap_rwsem   (memory_failure, collect_procs_anon)
45  *   ->tasklist_lock
46  *     pte map lock
47  *
48  * hugetlbfs PageHuge() take locks in this order:
49  *   hugetlb_fault_mutex (hugetlbfs specific page fault mutex)
50  *     vma_lock (hugetlb specific lock for pmd_sharing)
51  *       mapping->i_mmap_rwsem (also used for hugetlb pmd sharing)
52  *         page->flags PG_locked (lock_page)
53  */
54
55 #include <linux/mm.h>
56 #include <linux/sched/mm.h>
57 #include <linux/sched/task.h>
58 #include <linux/pagemap.h>
59 #include <linux/swap.h>
60 #include <linux/swapops.h>
61 #include <linux/slab.h>
62 #include <linux/init.h>
63 #include <linux/ksm.h>
64 #include <linux/rmap.h>
65 #include <linux/rcupdate.h>
66 #include <linux/export.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68 #include <linux/mmu_notifier.h>
69 #include <linux/migrate.h>
70 #include <linux/hugetlb.h>
71 #include <linux/huge_mm.h>
72 #include <linux/backing-dev.h>
73 #include <linux/page_idle.h>
74 #include <linux/memremap.h>
75 #include <linux/userfaultfd_k.h>
76 #include <linux/mm_inline.h>
77
78 #include <asm/tlbflush.h>
79
80 #define CREATE_TRACE_POINTS
81 #include <trace/events/tlb.h>
82 #include <trace/events/migrate.h>
83
84 #include "internal.h"
85
86 static struct kmem_cache *anon_vma_cachep;
87 static struct kmem_cache *anon_vma_chain_cachep;
88
89 static inline struct anon_vma *anon_vma_alloc(void)
90 {
91         struct anon_vma *anon_vma;
92
93         anon_vma = kmem_cache_alloc(anon_vma_cachep, GFP_KERNEL);
94         if (anon_vma) {
95                 atomic_set(&anon_vma->refcount, 1);
96                 anon_vma->num_children = 0;
97                 anon_vma->num_active_vmas = 0;
98                 anon_vma->parent = anon_vma;
99                 /*
100                  * Initialise the anon_vma root to point to itself. If called
101                  * from fork, the root will be reset to the parents anon_vma.
102                  */
103                 anon_vma->root = anon_vma;
104         }
105
106         return anon_vma;
107 }
108
109 static inline void anon_vma_free(struct anon_vma *anon_vma)
110 {
111         VM_BUG_ON(atomic_read(&anon_vma->refcount));
112
113         /*
114          * Synchronize against folio_lock_anon_vma_read() such that
115          * we can safely hold the lock without the anon_vma getting
116          * freed.
117          *
118          * Relies on the full mb implied by the atomic_dec_and_test() from
119          * put_anon_vma() against the acquire barrier implied by
120          * down_read_trylock() from folio_lock_anon_vma_read(). This orders:
121          *
122          * folio_lock_anon_vma_read()   VS      put_anon_vma()
123          *   down_read_trylock()                  atomic_dec_and_test()
124          *   LOCK                                 MB
125          *   atomic_read()                        rwsem_is_locked()
126          *
127          * LOCK should suffice since the actual taking of the lock must
128          * happen _before_ what follows.
129          */
130         might_sleep();
131         if (rwsem_is_locked(&anon_vma->root->rwsem)) {
132                 anon_vma_lock_write(anon_vma);
133                 anon_vma_unlock_write(anon_vma);
134         }
135
136         kmem_cache_free(anon_vma_cachep, anon_vma);
137 }
138
139 static inline struct anon_vma_chain *anon_vma_chain_alloc(gfp_t gfp)
140 {
141         return kmem_cache_alloc(anon_vma_chain_cachep, gfp);
142 }
143
144 static void anon_vma_chain_free(struct anon_vma_chain *anon_vma_chain)
145 {
146         kmem_cache_free(anon_vma_chain_cachep, anon_vma_chain);
147 }
148
149 static void anon_vma_chain_link(struct vm_area_struct *vma,
150                                 struct anon_vma_chain *avc,
151                                 struct anon_vma *anon_vma)
152 {
153         avc->vma = vma;
154         avc->anon_vma = anon_vma;
155         list_add(&avc->same_vma, &vma->anon_vma_chain);
156         anon_vma_interval_tree_insert(avc, &anon_vma->rb_root);
157 }
158
159 /**
160  * __anon_vma_prepare - attach an anon_vma to a memory region
161  * @vma: the memory region in question
162  *
163  * This makes sure the memory mapping described by 'vma' has
164  * an 'anon_vma' attached to it, so that we can associate the
165  * anonymous pages mapped into it with that anon_vma.
166  *
167  * The common case will be that we already have one, which
168  * is handled inline by anon_vma_prepare(). But if
169  * not we either need to find an adjacent mapping that we
170  * can re-use the anon_vma from (very common when the only
171  * reason for splitting a vma has been mprotect()), or we
172  * allocate a new one.
173  *
174  * Anon-vma allocations are very subtle, because we may have
175  * optimistically looked up an anon_vma in folio_lock_anon_vma_read()
176  * and that may actually touch the rwsem even in the newly
177  * allocated vma (it depends on RCU to make sure that the
178  * anon_vma isn't actually destroyed).
179  *
180  * As a result, we need to do proper anon_vma locking even
181  * for the new allocation. At the same time, we do not want
182  * to do any locking for the common case of already having
183  * an anon_vma.
184  *
185  * This must be called with the mmap_lock held for reading.
186  */
187 int __anon_vma_prepare(struct vm_area_struct *vma)
188 {
189         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
190         struct anon_vma *anon_vma, *allocated;
191         struct anon_vma_chain *avc;
192
193         might_sleep();
194
195         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
196         if (!avc)
197                 goto out_enomem;
198
199         anon_vma = find_mergeable_anon_vma(vma);
200         allocated = NULL;
201         if (!anon_vma) {
202                 anon_vma = anon_vma_alloc();
203                 if (unlikely(!anon_vma))
204                         goto out_enomem_free_avc;
205                 anon_vma->num_children++; /* self-parent link for new root */
206                 allocated = anon_vma;
207         }
208
209         anon_vma_lock_write(anon_vma);
210         /* page_table_lock to protect against threads */
211         spin_lock(&mm->page_table_lock);
212         if (likely(!vma->anon_vma)) {
213                 vma->anon_vma = anon_vma;
214                 anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
215                 anon_vma->num_active_vmas++;
216                 allocated = NULL;
217                 avc = NULL;
218         }
219         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
220         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
221
222         if (unlikely(allocated))
223                 put_anon_vma(allocated);
224         if (unlikely(avc))
225                 anon_vma_chain_free(avc);
226
227         return 0;
228
229  out_enomem_free_avc:
230         anon_vma_chain_free(avc);
231  out_enomem:
232         return -ENOMEM;
233 }
234
235 /*
236  * This is a useful helper function for locking the anon_vma root as
237  * we traverse the vma->anon_vma_chain, looping over anon_vma's that
238  * have the same vma.
239  *
240  * Such anon_vma's should have the same root, so you'd expect to see
241  * just a single mutex_lock for the whole traversal.
242  */
243 static inline struct anon_vma *lock_anon_vma_root(struct anon_vma *root, struct anon_vma *anon_vma)
244 {
245         struct anon_vma *new_root = anon_vma->root;
246         if (new_root != root) {
247                 if (WARN_ON_ONCE(root))
248                         up_write(&root->rwsem);
249                 root = new_root;
250                 down_write(&root->rwsem);
251         }
252         return root;
253 }
254
255 static inline void unlock_anon_vma_root(struct anon_vma *root)
256 {
257         if (root)
258                 up_write(&root->rwsem);
259 }
260
261 /*
262  * Attach the anon_vmas from src to dst.
263  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure.
264  *
265  * anon_vma_clone() is called by __vma_adjust(), __split_vma(), copy_vma() and
266  * anon_vma_fork(). The first three want an exact copy of src, while the last
267  * one, anon_vma_fork(), may try to reuse an existing anon_vma to prevent
268  * endless growth of anon_vma. Since dst->anon_vma is set to NULL before call,
269  * we can identify this case by checking (!dst->anon_vma && src->anon_vma).
270  *
271  * If (!dst->anon_vma && src->anon_vma) is true, this function tries to find
272  * and reuse existing anon_vma which has no vmas and only one child anon_vma.
273  * This prevents degradation of anon_vma hierarchy to endless linear chain in
274  * case of constantly forking task. On the other hand, an anon_vma with more
275  * than one child isn't reused even if there was no alive vma, thus rmap
276  * walker has a good chance of avoiding scanning the whole hierarchy when it
277  * searches where page is mapped.
278  */
279 int anon_vma_clone(struct vm_area_struct *dst, struct vm_area_struct *src)
280 {
281         struct anon_vma_chain *avc, *pavc;
282         struct anon_vma *root = NULL;
283
284         list_for_each_entry_reverse(pavc, &src->anon_vma_chain, same_vma) {
285                 struct anon_vma *anon_vma;
286
287                 avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
288                 if (unlikely(!avc)) {
289                         unlock_anon_vma_root(root);
290                         root = NULL;
291                         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
292                         if (!avc)
293                                 goto enomem_failure;
294                 }
295                 anon_vma = pavc->anon_vma;
296                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
297                 anon_vma_chain_link(dst, avc, anon_vma);
298
299                 /*
300                  * Reuse existing anon_vma if it has no vma and only one
301                  * anon_vma child.
302                  *
303                  * Root anon_vma is never reused:
304                  * it has self-parent reference and at least one child.
305                  */
306                 if (!dst->anon_vma && src->anon_vma &&
307                     anon_vma->num_children < 2 &&
308                     anon_vma->num_active_vmas == 0)
309                         dst->anon_vma = anon_vma;
310         }
311         if (dst->anon_vma)
312                 dst->anon_vma->num_active_vmas++;
313         unlock_anon_vma_root(root);
314         return 0;
315
316  enomem_failure:
317         /*
318          * dst->anon_vma is dropped here otherwise its num_active_vmas can
319          * be incorrectly decremented in unlink_anon_vmas().
320          * We can safely do this because callers of anon_vma_clone() don't care
321          * about dst->anon_vma if anon_vma_clone() failed.
322          */
323         dst->anon_vma = NULL;
324         unlink_anon_vmas(dst);
325         return -ENOMEM;
326 }
327
328 /*
329  * Attach vma to its own anon_vma, as well as to the anon_vmas that
330  * the corresponding VMA in the parent process is attached to.
331  * Returns 0 on success, non-zero on failure.
332  */
333 int anon_vma_fork(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct *pvma)
334 {
335         struct anon_vma_chain *avc;
336         struct anon_vma *anon_vma;
337         int error;
338
339         /* Don't bother if the parent process has no anon_vma here. */
340         if (!pvma->anon_vma)
341                 return 0;
342
343         /* Drop inherited anon_vma, we'll reuse existing or allocate new. */
344         vma->anon_vma = NULL;
345
346         /*
347          * First, attach the new VMA to the parent VMA's anon_vmas,
348          * so rmap can find non-COWed pages in child processes.
349          */
350         error = anon_vma_clone(vma, pvma);
351         if (error)
352                 return error;
353
354         /* An existing anon_vma has been reused, all done then. */
355         if (vma->anon_vma)
356                 return 0;
357
358         /* Then add our own anon_vma. */
359         anon_vma = anon_vma_alloc();
360         if (!anon_vma)
361                 goto out_error;
362         anon_vma->num_active_vmas++;
363         avc = anon_vma_chain_alloc(GFP_KERNEL);
364         if (!avc)
365                 goto out_error_free_anon_vma;
366
367         /*
368          * The root anon_vma's rwsem is the lock actually used when we
369          * lock any of the anon_vmas in this anon_vma tree.
370          */
371         anon_vma->root = pvma->anon_vma->root;
372         anon_vma->parent = pvma->anon_vma;
373         /*
374          * With refcounts, an anon_vma can stay around longer than the
375          * process it belongs to. The root anon_vma needs to be pinned until
376          * this anon_vma is freed, because the lock lives in the root.
377          */
378         get_anon_vma(anon_vma->root);
379         /* Mark this anon_vma as the one where our new (COWed) pages go. */
380         vma->anon_vma = anon_vma;
381         anon_vma_lock_write(anon_vma);
382         anon_vma_chain_link(vma, avc, anon_vma);
383         anon_vma->parent->num_children++;
384         anon_vma_unlock_write(anon_vma);
385
386         return 0;
387
388  out_error_free_anon_vma:
389         put_anon_vma(anon_vma);
390  out_error:
391         unlink_anon_vmas(vma);
392         return -ENOMEM;
393 }
394
395 void unlink_anon_vmas(struct vm_area_struct *vma)
396 {
397         struct anon_vma_chain *avc, *next;
398         struct anon_vma *root = NULL;
399
400         /*
401          * Unlink each anon_vma chained to the VMA.  This list is ordered
402          * from newest to oldest, ensuring the root anon_vma gets freed last.
403          */
404         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
405                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
406
407                 root = lock_anon_vma_root(root, anon_vma);
408                 anon_vma_interval_tree_remove(avc, &anon_vma->rb_root);
409
410                 /*
411                  * Leave empty anon_vmas on the list - we'll need
412                  * to free them outside the lock.
413                  */
414                 if (RB_EMPTY_ROOT(&anon_vma->rb_root.rb_root)) {
415                         anon_vma->parent->num_children--;
416                         continue;
417                 }
418
419                 list_del(&avc->same_vma);
420                 anon_vma_chain_free(avc);
421         }
422         if (vma->anon_vma) {
423                 vma->anon_vma->num_active_vmas--;
424
425                 /*
426                  * vma would still be needed after unlink, and anon_vma will be prepared
427                  * when handle fault.
428                  */
429                 vma->anon_vma = NULL;
430         }
431         unlock_anon_vma_root(root);
432
433         /*
434          * Iterate the list once more, it now only contains empty and unlinked
435          * anon_vmas, destroy them. Could not do before due to __put_anon_vma()
436          * needing to write-acquire the anon_vma->root->rwsem.
437          */
438         list_for_each_entry_safe(avc, next, &vma->anon_vma_chain, same_vma) {
439                 struct anon_vma *anon_vma = avc->anon_vma;
440
441                 VM_WARN_ON(anon_vma->num_children);
442                 VM_WARN_ON(anon_vma->num_active_vmas);
443                 put_anon_vma(anon_vma);
444
445                 list_del(&avc->same_vma);
446                 anon_vma_chain_free(avc);
447         }
448 }
449
450 static void anon_vma_ctor(void *data)
451 {
452         struct anon_vma *anon_vma = data;
453
454         init_rwsem(&anon_vma->rwsem);
455         atomic_set(&anon_vma->refcount, 0);
456         anon_vma->rb_root = RB_ROOT_CACHED;
457 }
458
459 void __init anon_vma_init(void)
460 {
461         anon_vma_cachep = kmem_cache_create("anon_vma", sizeof(struct anon_vma),
462                         0, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU|SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT,
463                         anon_vma_ctor);
464         anon_vma_chain_cachep = KMEM_CACHE(anon_vma_chain,
465                         SLAB_PANIC|SLAB_ACCOUNT);
466 }
467
468 /*
469  * Getting a lock on a stable anon_vma from a page off the LRU is tricky!
470  *
471  * Since there is no serialization what so ever against page_remove_rmap()
472  * the best this function can do is return a refcount increased anon_vma
473  * that might have been relevant to this page.
474  *
475  * The page might have been remapped to a different anon_vma or the anon_vma
476  * returned may already be freed (and even reused).
477  *
478  * In case it was remapped to a different anon_vma, the new anon_vma will be a
479  * child of the old anon_vma, and the anon_vma lifetime rules will therefore
480  * ensure that any anon_vma obtained from the page will still be valid for as
481  * long as we observe page_mapped() [ hence all those page_mapped() tests ].
482  *
483  * All users of this function must be very careful when walking the anon_vma
484  * chain and verify that the page in question is indeed mapped in it
485  * [ something equivalent to page_mapped_in_vma() ].
486  *
487  * Since anon_vma's slab is SLAB_TYPESAFE_BY_RCU and we know from
488  * page_remove_rmap() that the anon_vma pointer from page->mapping is valid
489  * if there is a mapcount, we can dereference the anon_vma after observing
490  * those.
491  */
492 struct anon_vma *folio_get_anon_vma(struct folio *folio)
493 {
494         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
495         unsigned long anon_mapping;
496
497         rcu_read_lock();
498         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(folio->mapping);
499         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
500                 goto out;
501         if (!folio_mapped(folio))
502                 goto out;
503
504         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
505         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
506                 anon_vma = NULL;
507                 goto out;
508         }
509
510         /*
511          * If this folio is still mapped, then its anon_vma cannot have been
512          * freed.  But if it has been unmapped, we have no security against the
513          * anon_vma structure being freed and reused (for another anon_vma:
514          * SLAB_TYPESAFE_BY_RCU guarantees that - so the atomic_inc_not_zero()
515          * above cannot corrupt).
516          */
517         if (!folio_mapped(folio)) {
518                 rcu_read_unlock();
519                 put_anon_vma(anon_vma);
520                 return NULL;
521         }
522 out:
523         rcu_read_unlock();
524
525         return anon_vma;
526 }
527
528 /*
529  * Similar to folio_get_anon_vma() except it locks the anon_vma.
530  *
531  * Its a little more complex as it tries to keep the fast path to a single
532  * atomic op -- the trylock. If we fail the trylock, we fall back to getting a
533  * reference like with folio_get_anon_vma() and then block on the mutex
534  * on !rwc->try_lock case.
535  */
536 struct anon_vma *folio_lock_anon_vma_read(struct folio *folio,
537                                           struct rmap_walk_control *rwc)
538 {
539         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
540         struct anon_vma *root_anon_vma;
541         unsigned long anon_mapping;
542
543         rcu_read_lock();
544         anon_mapping = (unsigned long)READ_ONCE(folio->mapping);
545         if ((anon_mapping & PAGE_MAPPING_FLAGS) != PAGE_MAPPING_ANON)
546                 goto out;
547         if (!folio_mapped(folio))
548                 goto out;
549
550         anon_vma = (struct anon_vma *) (anon_mapping - PAGE_MAPPING_ANON);
551         root_anon_vma = READ_ONCE(anon_vma->root);
552         if (down_read_trylock(&root_anon_vma->rwsem)) {
553                 /*
554                  * If the folio is still mapped, then this anon_vma is still
555                  * its anon_vma, and holding the mutex ensures that it will
556                  * not go away, see anon_vma_free().
557                  */
558                 if (!folio_mapped(folio)) {
559                         up_read(&root_anon_vma->rwsem);
560                         anon_vma = NULL;
561                 }
562                 goto out;
563         }
564
565         if (rwc && rwc->try_lock) {
566                 anon_vma = NULL;
567                 rwc->contended = true;
568                 goto out;
569         }
570
571         /* trylock failed, we got to sleep */
572         if (!atomic_inc_not_zero(&anon_vma->refcount)) {
573                 anon_vma = NULL;
574                 goto out;
575         }
576
577         if (!folio_mapped(folio)) {
578                 rcu_read_unlock();
579                 put_anon_vma(anon_vma);
580                 return NULL;
581         }
582
583         /* we pinned the anon_vma, its safe to sleep */
584         rcu_read_unlock();
585         anon_vma_lock_read(anon_vma);
586
587         if (atomic_dec_and_test(&anon_vma->refcount)) {
588                 /*
589                  * Oops, we held the last refcount, release the lock
590                  * and bail -- can't simply use put_anon_vma() because
591                  * we'll deadlock on the anon_vma_lock_write() recursion.
592                  */
593                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
594                 __put_anon_vma(anon_vma);
595                 anon_vma = NULL;
596         }
597
598         return anon_vma;
599
600 out:
601         rcu_read_unlock();
602         return anon_vma;
603 }
604
605 #ifdef CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH
606 /*
607  * Flush TLB entries for recently unmapped pages from remote CPUs. It is
608  * important if a PTE was dirty when it was unmapped that it's flushed
609  * before any IO is initiated on the page to prevent lost writes. Similarly,
610  * it must be flushed before freeing to prevent data leakage.
611  */
612 void try_to_unmap_flush(void)
613 {
614         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
615
616         if (!tlb_ubc->flush_required)
617                 return;
618
619         arch_tlbbatch_flush(&tlb_ubc->arch);
620         tlb_ubc->flush_required = false;
621         tlb_ubc->writable = false;
622 }
623
624 /* Flush iff there are potentially writable TLB entries that can race with IO */
625 void try_to_unmap_flush_dirty(void)
626 {
627         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
628
629         if (tlb_ubc->writable)
630                 try_to_unmap_flush();
631 }
632
633 /*
634  * Bits 0-14 of mm->tlb_flush_batched record pending generations.
635  * Bits 16-30 of mm->tlb_flush_batched bit record flushed generations.
636  */
637 #define TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT   16
638 #define TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK                    \
639         ((1 << (TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT - 1)) - 1)
640 #define TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_LARGE                   \
641         (TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK / 2)
642
643 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
644 {
645         struct tlbflush_unmap_batch *tlb_ubc = &current->tlb_ubc;
646         int batch, nbatch;
647
648         arch_tlbbatch_add_mm(&tlb_ubc->arch, mm);
649         tlb_ubc->flush_required = true;
650
651         /*
652          * Ensure compiler does not re-order the setting of tlb_flush_batched
653          * before the PTE is cleared.
654          */
655         barrier();
656         batch = atomic_read(&mm->tlb_flush_batched);
657 retry:
658         if ((batch & TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK) > TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_LARGE) {
659                 /*
660                  * Prevent `pending' from catching up with `flushed' because of
661                  * overflow.  Reset `pending' and `flushed' to be 1 and 0 if
662                  * `pending' becomes large.
663                  */
664                 nbatch = atomic_cmpxchg(&mm->tlb_flush_batched, batch, 1);
665                 if (nbatch != batch) {
666                         batch = nbatch;
667                         goto retry;
668                 }
669         } else {
670                 atomic_inc(&mm->tlb_flush_batched);
671         }
672
673         /*
674          * If the PTE was dirty then it's best to assume it's writable. The
675          * caller must use try_to_unmap_flush_dirty() or try_to_unmap_flush()
676          * before the page is queued for IO.
677          */
678         if (writable)
679                 tlb_ubc->writable = true;
680 }
681
682 /*
683  * Returns true if the TLB flush should be deferred to the end of a batch of
684  * unmap operations to reduce IPIs.
685  */
686 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
687 {
688         bool should_defer = false;
689
690         if (!(flags & TTU_BATCH_FLUSH))
691                 return false;
692
693         /* If remote CPUs need to be flushed then defer batch the flush */
694         if (cpumask_any_but(mm_cpumask(mm), get_cpu()) < nr_cpu_ids)
695                 should_defer = true;
696         put_cpu();
697
698         return should_defer;
699 }
700
701 /*
702  * Reclaim unmaps pages under the PTL but do not flush the TLB prior to
703  * releasing the PTL if TLB flushes are batched. It's possible for a parallel
704  * operation such as mprotect or munmap to race between reclaim unmapping
705  * the page and flushing the page. If this race occurs, it potentially allows
706  * access to data via a stale TLB entry. Tracking all mm's that have TLB
707  * batching in flight would be expensive during reclaim so instead track
708  * whether TLB batching occurred in the past and if so then do a flush here
709  * if required. This will cost one additional flush per reclaim cycle paid
710  * by the first operation at risk such as mprotect and mumap.
711  *
712  * This must be called under the PTL so that an access to tlb_flush_batched
713  * that is potentially a "reclaim vs mprotect/munmap/etc" race will synchronise
714  * via the PTL.
715  */
716 void flush_tlb_batched_pending(struct mm_struct *mm)
717 {
718         int batch = atomic_read(&mm->tlb_flush_batched);
719         int pending = batch & TLB_FLUSH_BATCH_PENDING_MASK;
720         int flushed = batch >> TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT;
721
722         if (pending != flushed) {
723                 flush_tlb_mm(mm);
724                 /*
725                  * If the new TLB flushing is pending during flushing, leave
726                  * mm->tlb_flush_batched as is, to avoid losing flushing.
727                  */
728                 atomic_cmpxchg(&mm->tlb_flush_batched, batch,
729                                pending | (pending << TLB_FLUSH_BATCH_FLUSHED_SHIFT));
730         }
731 }
732 #else
733 static void set_tlb_ubc_flush_pending(struct mm_struct *mm, bool writable)
734 {
735 }
736
737 static bool should_defer_flush(struct mm_struct *mm, enum ttu_flags flags)
738 {
739         return false;
740 }
741 #endif /* CONFIG_ARCH_WANT_BATCHED_UNMAP_TLB_FLUSH */
742
743 /*
744  * At what user virtual address is page expected in vma?
745  * Caller should check the page is actually part of the vma.
746  */
747 unsigned long page_address_in_vma(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
748 {
749         struct folio *folio = page_folio(page);
750         if (folio_test_anon(folio)) {
751                 struct anon_vma *page__anon_vma = folio_anon_vma(folio);
752                 /*
753                  * Note: swapoff's unuse_vma() is more efficient with this
754                  * check, and needs it to match anon_vma when KSM is active.
755                  */
756                 if (!vma->anon_vma || !page__anon_vma ||
757                     vma->anon_vma->root != page__anon_vma->root)
758                         return -EFAULT;
759         } else if (!vma->vm_file) {
760                 return -EFAULT;
761         } else if (vma->vm_file->f_mapping != folio->mapping) {
762                 return -EFAULT;
763         }
764
765         return vma_address(page, vma);
766 }
767
768 /*
769  * Returns the actual pmd_t* where we expect 'address' to be mapped from, or
770  * NULL if it doesn't exist.  No guarantees / checks on what the pmd_t*
771  * represents.
772  */
773 pmd_t *mm_find_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
774 {
775         pgd_t *pgd;
776         p4d_t *p4d;
777         pud_t *pud;
778         pmd_t *pmd = NULL;
779
780         pgd = pgd_offset(mm, address);
781         if (!pgd_present(*pgd))
782                 goto out;
783
784         p4d = p4d_offset(pgd, address);
785         if (!p4d_present(*p4d))
786                 goto out;
787
788         pud = pud_offset(p4d, address);
789         if (!pud_present(*pud))
790                 goto out;
791
792         pmd = pmd_offset(pud, address);
793 out:
794         return pmd;
795 }
796
797 struct folio_referenced_arg {
798         int mapcount;
799         int referenced;
800         unsigned long vm_flags;
801         struct mem_cgroup *memcg;
802 };
803 /*
804  * arg: folio_referenced_arg will be passed
805  */
806 static bool folio_referenced_one(struct folio *folio,
807                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, void *arg)
808 {
809         struct folio_referenced_arg *pra = arg;
810         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
811         int referenced = 0;
812
813         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
814                 address = pvmw.address;
815
816                 if ((vma->vm_flags & VM_LOCKED) &&
817                     (!folio_test_large(folio) || !pvmw.pte)) {
818                         /* Restore the mlock which got missed */
819                         mlock_vma_folio(folio, vma, !pvmw.pte);
820                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
821                         pra->vm_flags |= VM_LOCKED;
822                         return false; /* To break the loop */
823                 }
824
825                 if (pvmw.pte) {
826                         if (lru_gen_enabled() && pte_young(*pvmw.pte) &&
827                             !(vma->vm_flags & (VM_SEQ_READ | VM_RAND_READ))) {
828                                 lru_gen_look_around(&pvmw);
829                                 referenced++;
830                         }
831
832                         if (ptep_clear_flush_young_notify(vma, address,
833                                                 pvmw.pte)) {
834                                 /*
835                                  * Don't treat a reference through
836                                  * a sequentially read mapping as such.
837                                  * If the folio has been used in another mapping,
838                                  * we will catch it; if this other mapping is
839                                  * already gone, the unmap path will have set
840                                  * the referenced flag or activated the folio.
841                                  */
842                                 if (likely(!(vma->vm_flags & VM_SEQ_READ)))
843                                         referenced++;
844                         }
845                 } else if (IS_ENABLED(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)) {
846                         if (pmdp_clear_flush_young_notify(vma, address,
847                                                 pvmw.pmd))
848                                 referenced++;
849                 } else {
850                         /* unexpected pmd-mapped folio? */
851                         WARN_ON_ONCE(1);
852                 }
853
854                 pra->mapcount--;
855         }
856
857         if (referenced)
858                 folio_clear_idle(folio);
859         if (folio_test_clear_young(folio))
860                 referenced++;
861
862         if (referenced) {
863                 pra->referenced++;
864                 pra->vm_flags |= vma->vm_flags & ~VM_LOCKED;
865         }
866
867         if (!pra->mapcount)
868                 return false; /* To break the loop */
869
870         return true;
871 }
872
873 static bool invalid_folio_referenced_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
874 {
875         struct folio_referenced_arg *pra = arg;
876         struct mem_cgroup *memcg = pra->memcg;
877
878         if (!mm_match_cgroup(vma->vm_mm, memcg))
879                 return true;
880
881         return false;
882 }
883
884 /**
885  * folio_referenced() - Test if the folio was referenced.
886  * @folio: The folio to test.
887  * @is_locked: Caller holds lock on the folio.
888  * @memcg: target memory cgroup
889  * @vm_flags: A combination of all the vma->vm_flags which referenced the folio.
890  *
891  * Quick test_and_clear_referenced for all mappings of a folio,
892  *
893  * Return: The number of mappings which referenced the folio. Return -1 if
894  * the function bailed out due to rmap lock contention.
895  */
896 int folio_referenced(struct folio *folio, int is_locked,
897                      struct mem_cgroup *memcg, unsigned long *vm_flags)
898 {
899         int we_locked = 0;
900         struct folio_referenced_arg pra = {
901                 .mapcount = folio_mapcount(folio),
902                 .memcg = memcg,
903         };
904         struct rmap_walk_control rwc = {
905                 .rmap_one = folio_referenced_one,
906                 .arg = (void *)&pra,
907                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
908                 .try_lock = true,
909         };
910
911         *vm_flags = 0;
912         if (!pra.mapcount)
913                 return 0;
914
915         if (!folio_raw_mapping(folio))
916                 return 0;
917
918         if (!is_locked && (!folio_test_anon(folio) || folio_test_ksm(folio))) {
919                 we_locked = folio_trylock(folio);
920                 if (!we_locked)
921                         return 1;
922         }
923
924         /*
925          * If we are reclaiming on behalf of a cgroup, skip
926          * counting on behalf of references from different
927          * cgroups
928          */
929         if (memcg) {
930                 rwc.invalid_vma = invalid_folio_referenced_vma;
931         }
932
933         rmap_walk(folio, &rwc);
934         *vm_flags = pra.vm_flags;
935
936         if (we_locked)
937                 folio_unlock(folio);
938
939         return rwc.contended ? -1 : pra.referenced;
940 }
941
942 static int page_vma_mkclean_one(struct page_vma_mapped_walk *pvmw)
943 {
944         int cleaned = 0;
945         struct vm_area_struct *vma = pvmw->vma;
946         struct mmu_notifier_range range;
947         unsigned long address = pvmw->address;
948
949         /*
950          * We have to assume the worse case ie pmd for invalidation. Note that
951          * the folio can not be freed from this function.
952          */
953         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_PROTECTION_PAGE,
954                                 0, vma, vma->vm_mm, address,
955                                 vma_address_end(pvmw));
956         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
957
958         while (page_vma_mapped_walk(pvmw)) {
959                 int ret = 0;
960
961                 address = pvmw->address;
962                 if (pvmw->pte) {
963                         pte_t entry;
964                         pte_t *pte = pvmw->pte;
965
966                         if (!pte_dirty(*pte) && !pte_write(*pte))
967                                 continue;
968
969                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
970                         entry = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
971                         entry = pte_wrprotect(entry);
972                         entry = pte_mkclean(entry);
973                         set_pte_at(vma->vm_mm, address, pte, entry);
974                         ret = 1;
975                 } else {
976 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
977                         pmd_t *pmd = pvmw->pmd;
978                         pmd_t entry;
979
980                         if (!pmd_dirty(*pmd) && !pmd_write(*pmd))
981                                 continue;
982
983                         flush_cache_range(vma, address,
984                                           address + HPAGE_PMD_SIZE);
985                         entry = pmdp_invalidate(vma, address, pmd);
986                         entry = pmd_wrprotect(entry);
987                         entry = pmd_mkclean(entry);
988                         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmd, entry);
989                         ret = 1;
990 #else
991                         /* unexpected pmd-mapped folio? */
992                         WARN_ON_ONCE(1);
993 #endif
994                 }
995
996                 /*
997                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() as we are
998                  * downgrading page table protection not changing it to point
999                  * to a new page.
1000                  *
1001                  * See Documentation/mm/mmu_notifier.rst
1002                  */
1003                 if (ret)
1004                         cleaned++;
1005         }
1006
1007         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1008
1009         return cleaned;
1010 }
1011
1012 static bool page_mkclean_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1013                              unsigned long address, void *arg)
1014 {
1015         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, PVMW_SYNC);
1016         int *cleaned = arg;
1017
1018         *cleaned += page_vma_mkclean_one(&pvmw);
1019
1020         return true;
1021 }
1022
1023 static bool invalid_mkclean_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1024 {
1025         if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
1026                 return false;
1027
1028         return true;
1029 }
1030
1031 int folio_mkclean(struct folio *folio)
1032 {
1033         int cleaned = 0;
1034         struct address_space *mapping;
1035         struct rmap_walk_control rwc = {
1036                 .arg = (void *)&cleaned,
1037                 .rmap_one = page_mkclean_one,
1038                 .invalid_vma = invalid_mkclean_vma,
1039         };
1040
1041         BUG_ON(!folio_test_locked(folio));
1042
1043         if (!folio_mapped(folio))
1044                 return 0;
1045
1046         mapping = folio_mapping(folio);
1047         if (!mapping)
1048                 return 0;
1049
1050         rmap_walk(folio, &rwc);
1051
1052         return cleaned;
1053 }
1054 EXPORT_SYMBOL_GPL(folio_mkclean);
1055
1056 /**
1057  * pfn_mkclean_range - Cleans the PTEs (including PMDs) mapped with range of
1058  *                     [@pfn, @pfn + @nr_pages) at the specific offset (@pgoff)
1059  *                     within the @vma of shared mappings. And since clean PTEs
1060  *                     should also be readonly, write protects them too.
1061  * @pfn: start pfn.
1062  * @nr_pages: number of physically contiguous pages srarting with @pfn.
1063  * @pgoff: page offset that the @pfn mapped with.
1064  * @vma: vma that @pfn mapped within.
1065  *
1066  * Returns the number of cleaned PTEs (including PMDs).
1067  */
1068 int pfn_mkclean_range(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages, pgoff_t pgoff,
1069                       struct vm_area_struct *vma)
1070 {
1071         struct page_vma_mapped_walk pvmw = {
1072                 .pfn            = pfn,
1073                 .nr_pages       = nr_pages,
1074                 .pgoff          = pgoff,
1075                 .vma            = vma,
1076                 .flags          = PVMW_SYNC,
1077         };
1078
1079         if (invalid_mkclean_vma(vma, NULL))
1080                 return 0;
1081
1082         pvmw.address = vma_pgoff_address(pgoff, nr_pages, vma);
1083         VM_BUG_ON_VMA(pvmw.address == -EFAULT, vma);
1084
1085         return page_vma_mkclean_one(&pvmw);
1086 }
1087
1088 struct compound_mapcounts {
1089         unsigned int compound_mapcount;
1090         unsigned int subpages_mapcount;
1091 };
1092
1093 /*
1094  * lock_compound_mapcounts() first locks, then copies subpages_mapcount and
1095  * compound_mapcount from head[1].compound_mapcount and subpages_mapcount,
1096  * converting from struct page's internal representation to logical count
1097  * (that is, adding 1 to compound_mapcount to hide its offset by -1).
1098  */
1099 static void lock_compound_mapcounts(struct page *head,
1100                 struct compound_mapcounts *local)
1101 {
1102         bit_spin_lock(PG_locked, &head[1].flags);
1103         local->compound_mapcount = atomic_read(compound_mapcount_ptr(head)) + 1;
1104         local->subpages_mapcount = atomic_read(subpages_mapcount_ptr(head));
1105 }
1106
1107 /*
1108  * After caller has updated subpage._mapcount, local subpages_mapcount and
1109  * local compound_mapcount, as necessary, unlock_compound_mapcounts() converts
1110  * and copies them back to the compound head[1] fields, and then unlocks.
1111  */
1112 static void unlock_compound_mapcounts(struct page *head,
1113                 struct compound_mapcounts *local)
1114 {
1115         atomic_set(compound_mapcount_ptr(head), local->compound_mapcount - 1);
1116         atomic_set(subpages_mapcount_ptr(head), local->subpages_mapcount);
1117         bit_spin_unlock(PG_locked, &head[1].flags);
1118 }
1119
1120 int total_compound_mapcount(struct page *head)
1121 {
1122         int mapcount = head_compound_mapcount(head);
1123         int nr_subpages;
1124         int i;
1125
1126         /* In the common case, avoid the loop when no subpages mapped by PTE */
1127         if (head_subpages_mapcount(head) == 0)
1128                 return mapcount;
1129         /*
1130          * Add all the PTE mappings of those subpages mapped by PTE.
1131          * Limit the loop, knowing that only subpages_mapcount are mapped?
1132          * Perhaps: given all the raciness, that may be a good or a bad idea.
1133          */
1134         nr_subpages = thp_nr_pages(head);
1135         for (i = 0; i < nr_subpages; i++)
1136                 mapcount += atomic_read(&head[i]._mapcount);
1137
1138         /* But each of those _mapcounts was based on -1 */
1139         mapcount += nr_subpages;
1140         return mapcount;
1141 }
1142
1143 /*
1144  * page_dup_compound_rmap(), used when copying mm,
1145  * provides a simple example of using lock_ and unlock_compound_mapcounts().
1146  */
1147 void page_dup_compound_rmap(struct page *head)
1148 {
1149         struct compound_mapcounts mapcounts;
1150
1151         /*
1152          * Hugetlb pages could use lock_compound_mapcounts(), like THPs do;
1153          * but at present they are still being managed by atomic operations:
1154          * which are likely to be somewhat faster, so don't rush to convert
1155          * them over without evaluating the effect.
1156          *
1157          * Note that hugetlb does not call page_add_file_rmap():
1158          * here is where hugetlb shared page mapcount is raised.
1159          */
1160         if (PageHuge(head)) {
1161                 atomic_inc(compound_mapcount_ptr(head));
1162         } else if (PageTransHuge(head)) {
1163                 /* That test is redundant: it's for safety or to optimize out */
1164
1165                 lock_compound_mapcounts(head, &mapcounts);
1166                 mapcounts.compound_mapcount++;
1167                 unlock_compound_mapcounts(head, &mapcounts);
1168         }
1169 }
1170
1171 /**
1172  * page_move_anon_rmap - move a page to our anon_vma
1173  * @page:       the page to move to our anon_vma
1174  * @vma:        the vma the page belongs to
1175  *
1176  * When a page belongs exclusively to one process after a COW event,
1177  * that page can be moved into the anon_vma that belongs to just that
1178  * process, so the rmap code will not search the parent or sibling
1179  * processes.
1180  */
1181 void page_move_anon_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma)
1182 {
1183         void *anon_vma = vma->anon_vma;
1184         struct folio *folio = page_folio(page);
1185
1186         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
1187         VM_BUG_ON_VMA(!anon_vma, vma);
1188
1189         anon_vma += PAGE_MAPPING_ANON;
1190         /*
1191          * Ensure that anon_vma and the PAGE_MAPPING_ANON bit are written
1192          * simultaneously, so a concurrent reader (eg folio_referenced()'s
1193          * folio_test_anon()) will not see one without the other.
1194          */
1195         WRITE_ONCE(folio->mapping, anon_vma);
1196         SetPageAnonExclusive(page);
1197 }
1198
1199 /**
1200  * __page_set_anon_rmap - set up new anonymous rmap
1201  * @page:       Page or Hugepage to add to rmap
1202  * @vma:        VM area to add page to.
1203  * @address:    User virtual address of the mapping     
1204  * @exclusive:  the page is exclusively owned by the current process
1205  */
1206 static void __page_set_anon_rmap(struct page *page,
1207         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, int exclusive)
1208 {
1209         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
1210
1211         BUG_ON(!anon_vma);
1212
1213         if (PageAnon(page))
1214                 goto out;
1215
1216         /*
1217          * If the page isn't exclusively mapped into this vma,
1218          * we must use the _oldest_ possible anon_vma for the
1219          * page mapping!
1220          */
1221         if (!exclusive)
1222                 anon_vma = anon_vma->root;
1223
1224         /*
1225          * page_idle does a lockless/optimistic rmap scan on page->mapping.
1226          * Make sure the compiler doesn't split the stores of anon_vma and
1227          * the PAGE_MAPPING_ANON type identifier, otherwise the rmap code
1228          * could mistake the mapping for a struct address_space and crash.
1229          */
1230         anon_vma = (void *) anon_vma + PAGE_MAPPING_ANON;
1231         WRITE_ONCE(page->mapping, (struct address_space *) anon_vma);
1232         page->index = linear_page_index(vma, address);
1233 out:
1234         if (exclusive)
1235                 SetPageAnonExclusive(page);
1236 }
1237
1238 /**
1239  * __page_check_anon_rmap - sanity check anonymous rmap addition
1240  * @page:       the page to add the mapping to
1241  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1242  * @address:    the user virtual address mapped
1243  */
1244 static void __page_check_anon_rmap(struct page *page,
1245         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1246 {
1247         struct folio *folio = page_folio(page);
1248         /*
1249          * The page's anon-rmap details (mapping and index) are guaranteed to
1250          * be set up correctly at this point.
1251          *
1252          * We have exclusion against page_add_anon_rmap because the caller
1253          * always holds the page locked.
1254          *
1255          * We have exclusion against page_add_new_anon_rmap because those pages
1256          * are initially only visible via the pagetables, and the pte is locked
1257          * over the call to page_add_new_anon_rmap.
1258          */
1259         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_anon_vma(folio)->root != vma->anon_vma->root,
1260                         folio);
1261         VM_BUG_ON_PAGE(page_to_pgoff(page) != linear_page_index(vma, address),
1262                        page);
1263 }
1264
1265 /**
1266  * page_add_anon_rmap - add pte mapping to an anonymous page
1267  * @page:       the page to add the mapping to
1268  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1269  * @address:    the user virtual address mapped
1270  * @flags:      the rmap flags
1271  *
1272  * The caller needs to hold the pte lock, and the page must be locked in
1273  * the anon_vma case: to serialize mapping,index checking after setting,
1274  * and to ensure that PageAnon is not being upgraded racily to PageKsm
1275  * (but PageKsm is never downgraded to PageAnon).
1276  */
1277 void page_add_anon_rmap(struct page *page,
1278         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, rmap_t flags)
1279 {
1280         struct compound_mapcounts mapcounts;
1281         int nr = 0, nr_pmdmapped = 0;
1282         bool compound = flags & RMAP_COMPOUND;
1283         bool first = true;
1284
1285         if (unlikely(PageKsm(page)))
1286                 lock_page_memcg(page);
1287
1288         /* Is page being mapped by PTE? Is this its first map to be added? */
1289         if (likely(!compound)) {
1290                 first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1291                 nr = first;
1292                 if (first && PageCompound(page)) {
1293                         struct page *head = compound_head(page);
1294
1295                         lock_compound_mapcounts(head, &mapcounts);
1296                         mapcounts.subpages_mapcount++;
1297                         nr = !mapcounts.compound_mapcount;
1298                         unlock_compound_mapcounts(head, &mapcounts);
1299                 }
1300         } else if (PageTransHuge(page)) {
1301                 /* That test is redundant: it's for safety or to optimize out */
1302
1303                 lock_compound_mapcounts(page, &mapcounts);
1304                 first = !mapcounts.compound_mapcount;
1305                 mapcounts.compound_mapcount++;
1306                 if (first) {
1307                         nr_pmdmapped = thp_nr_pages(page);
1308                         nr = nr_pmdmapped - mapcounts.subpages_mapcount;
1309                 }
1310                 unlock_compound_mapcounts(page, &mapcounts);
1311         }
1312
1313         VM_BUG_ON_PAGE(!first && (flags & RMAP_EXCLUSIVE), page);
1314         VM_BUG_ON_PAGE(!first && PageAnonExclusive(page), page);
1315
1316         if (nr_pmdmapped)
1317                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_THPS, nr_pmdmapped);
1318         if (nr)
1319                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED, nr);
1320
1321         if (unlikely(PageKsm(page)))
1322                 unlock_page_memcg(page);
1323
1324         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
1325         else if (first)
1326                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address,
1327                                      !!(flags & RMAP_EXCLUSIVE));
1328         else
1329                 __page_check_anon_rmap(page, vma, address);
1330
1331         mlock_vma_page(page, vma, compound);
1332 }
1333
1334 /**
1335  * page_add_new_anon_rmap - add mapping to a new anonymous page
1336  * @page:       the page to add the mapping to
1337  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1338  * @address:    the user virtual address mapped
1339  *
1340  * If it's a compound page, it is accounted as a compound page. As the page
1341  * is new, it's assume to get mapped exclusively by a single process.
1342  *
1343  * Same as page_add_anon_rmap but must only be called on *new* pages.
1344  * This means the inc-and-test can be bypassed.
1345  * Page does not have to be locked.
1346  */
1347 void page_add_new_anon_rmap(struct page *page,
1348         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
1349 {
1350         int nr;
1351
1352         VM_BUG_ON_VMA(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end, vma);
1353         __SetPageSwapBacked(page);
1354
1355         if (likely(!PageCompound(page))) {
1356                 /* increment count (starts at -1) */
1357                 atomic_set(&page->_mapcount, 0);
1358                 nr = 1;
1359         } else {
1360                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageTransHuge(page), page);
1361                 /* increment count (starts at -1) */
1362                 atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
1363                 nr = thp_nr_pages(page);
1364                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_THPS, nr);
1365         }
1366
1367         __mod_lruvec_page_state(page, NR_ANON_MAPPED, nr);
1368         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
1369 }
1370
1371 /**
1372  * page_add_file_rmap - add pte mapping to a file page
1373  * @page:       the page to add the mapping to
1374  * @vma:        the vm area in which the mapping is added
1375  * @compound:   charge the page as compound or small page
1376  *
1377  * The caller needs to hold the pte lock.
1378  */
1379 void page_add_file_rmap(struct page *page,
1380         struct vm_area_struct *vma, bool compound)
1381 {
1382         struct compound_mapcounts mapcounts;
1383         int nr = 0, nr_pmdmapped = 0;
1384         bool first;
1385
1386         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageTransHuge(page), page);
1387         lock_page_memcg(page);
1388
1389         /* Is page being mapped by PTE? Is this its first map to be added? */
1390         if (likely(!compound)) {
1391                 first = atomic_inc_and_test(&page->_mapcount);
1392                 nr = first;
1393                 if (first && PageCompound(page)) {
1394                         struct page *head = compound_head(page);
1395
1396                         lock_compound_mapcounts(head, &mapcounts);
1397                         mapcounts.subpages_mapcount++;
1398                         nr = !mapcounts.compound_mapcount;
1399                         unlock_compound_mapcounts(head, &mapcounts);
1400                 }
1401         } else if (PageTransHuge(page)) {
1402                 /* That test is redundant: it's for safety or to optimize out */
1403
1404                 lock_compound_mapcounts(page, &mapcounts);
1405                 first = !mapcounts.compound_mapcount;
1406                 mapcounts.compound_mapcount++;
1407                 if (first) {
1408                         nr_pmdmapped = thp_nr_pages(page);
1409                         nr = nr_pmdmapped - mapcounts.subpages_mapcount;
1410                 }
1411                 unlock_compound_mapcounts(page, &mapcounts);
1412         }
1413
1414         if (nr_pmdmapped)
1415                 __mod_lruvec_page_state(page, PageSwapBacked(page) ?
1416                         NR_SHMEM_PMDMAPPED : NR_FILE_PMDMAPPED, nr_pmdmapped);
1417         if (nr)
1418                 __mod_lruvec_page_state(page, NR_FILE_MAPPED, nr);
1419         unlock_page_memcg(page);
1420
1421         mlock_vma_page(page, vma, compound);
1422 }
1423
1424 /**
1425  * page_remove_rmap - take down pte mapping from a page
1426  * @page:       page to remove mapping from
1427  * @vma:        the vm area from which the mapping is removed
1428  * @compound:   uncharge the page as compound or small page
1429  *
1430  * The caller needs to hold the pte lock.
1431  */
1432 void page_remove_rmap(struct page *page,
1433         struct vm_area_struct *vma, bool compound)
1434 {
1435         struct compound_mapcounts mapcounts;
1436         int nr = 0, nr_pmdmapped = 0;
1437         bool last;
1438
1439         VM_BUG_ON_PAGE(compound && !PageHead(page), page);
1440
1441         /* Hugetlb pages are not counted in NR_*MAPPED */
1442         if (unlikely(PageHuge(page))) {
1443                 /* hugetlb pages are always mapped with pmds */
1444                 atomic_dec(compound_mapcount_ptr(page));
1445                 return;
1446         }
1447
1448         lock_page_memcg(page);
1449
1450         /* Is page being unmapped by PTE? Is this its last map to be removed? */
1451         if (likely(!compound)) {
1452                 last = atomic_add_negative(-1, &page->_mapcount);
1453                 nr = last;
1454                 if (last && PageCompound(page)) {
1455                         struct page *head = compound_head(page);
1456
1457                         lock_compound_mapcounts(head, &mapcounts);
1458                         mapcounts.subpages_mapcount--;
1459                         nr = !mapcounts.compound_mapcount;
1460                         unlock_compound_mapcounts(head, &mapcounts);
1461                 }
1462         } else if (PageTransHuge(page)) {
1463                 /* That test is redundant: it's for safety or to optimize out */
1464
1465                 lock_compound_mapcounts(page, &mapcounts);
1466                 mapcounts.compound_mapcount--;
1467                 last = !mapcounts.compound_mapcount;
1468                 if (last) {
1469                         nr_pmdmapped = thp_nr_pages(page);
1470                         nr = nr_pmdmapped - mapcounts.subpages_mapcount;
1471                 }
1472                 unlock_compound_mapcounts(page, &mapcounts);
1473         }
1474
1475         if (nr_pmdmapped) {
1476                 __mod_lruvec_page_state(page, PageAnon(page) ? NR_ANON_THPS :
1477                                 (PageSwapBacked(page) ? NR_SHMEM_PMDMAPPED :
1478                                 NR_FILE_PMDMAPPED), -nr_pmdmapped);
1479         }
1480         if (nr) {
1481                 __mod_lruvec_page_state(page, PageAnon(page) ? NR_ANON_MAPPED :
1482                                 NR_FILE_MAPPED, -nr);
1483                 /*
1484                  * Queue anon THP for deferred split if at least one small
1485                  * page of the compound page is unmapped, but at least one
1486                  * small page is still mapped.
1487                  */
1488                 if (PageTransCompound(page) && PageAnon(page))
1489                         if (!compound || nr < nr_pmdmapped)
1490                                 deferred_split_huge_page(compound_head(page));
1491         }
1492
1493         /*
1494          * It would be tidy to reset PageAnon mapping when fully unmapped,
1495          * but that might overwrite a racing page_add_anon_rmap
1496          * which increments mapcount after us but sets mapping
1497          * before us: so leave the reset to free_pages_prepare,
1498          * and remember that it's only reliable while mapped.
1499          */
1500
1501         unlock_page_memcg(page);
1502
1503         munlock_vma_page(page, vma, compound);
1504 }
1505
1506 /*
1507  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument
1508  */
1509 static bool try_to_unmap_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1510                      unsigned long address, void *arg)
1511 {
1512         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1513         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
1514         pte_t pteval;
1515         struct page *subpage;
1516         bool anon_exclusive, ret = true;
1517         struct mmu_notifier_range range;
1518         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)(long)arg;
1519
1520         /*
1521          * When racing against e.g. zap_pte_range() on another cpu,
1522          * in between its ptep_get_and_clear_full() and page_remove_rmap(),
1523          * try_to_unmap() may return before page_mapped() has become false,
1524          * if page table locking is skipped: use TTU_SYNC to wait for that.
1525          */
1526         if (flags & TTU_SYNC)
1527                 pvmw.flags = PVMW_SYNC;
1528
1529         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD)
1530                 split_huge_pmd_address(vma, address, false, folio);
1531
1532         /*
1533          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
1534          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
1535          * invalidation in the case of pmd sharing.
1536          *
1537          * Note that the folio can not be freed in this function as call of
1538          * try_to_unmap() must hold a reference on the folio.
1539          */
1540         range.end = vma_address_end(&pvmw);
1541         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, vma->vm_mm,
1542                                 address, range.end);
1543         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1544                 /*
1545                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
1546                  * accordingly.
1547                  */
1548                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1549                                                      &range.end);
1550         }
1551         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1552
1553         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1554                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1555                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
1556
1557                 /*
1558                  * If the folio is in an mlock()d vma, we must not swap it out.
1559                  */
1560                 if (!(flags & TTU_IGNORE_MLOCK) &&
1561                     (vma->vm_flags & VM_LOCKED)) {
1562                         /* Restore the mlock which got missed */
1563                         mlock_vma_folio(folio, vma, false);
1564                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1565                         ret = false;
1566                         break;
1567                 }
1568
1569                 subpage = folio_page(folio,
1570                                         pte_pfn(*pvmw.pte) - folio_pfn(folio));
1571                 address = pvmw.address;
1572                 anon_exclusive = folio_test_anon(folio) &&
1573                                  PageAnonExclusive(subpage);
1574
1575                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1576                         bool anon = folio_test_anon(folio);
1577
1578                         /*
1579                          * The try_to_unmap() is only passed a hugetlb page
1580                          * in the case where the hugetlb page is poisoned.
1581                          */
1582                         VM_BUG_ON_PAGE(!PageHWPoison(subpage), subpage);
1583                         /*
1584                          * huge_pmd_unshare may unmap an entire PMD page.
1585                          * There is no way of knowing exactly which PMDs may
1586                          * be cached for this mm, so we must flush them all.
1587                          * start/end were already adjusted above to cover this
1588                          * range.
1589                          */
1590                         flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
1591
1592                         /*
1593                          * To call huge_pmd_unshare, i_mmap_rwsem must be
1594                          * held in write mode.  Caller needs to explicitly
1595                          * do this outside rmap routines.
1596                          *
1597                          * We also must hold hugetlb vma_lock in write mode.
1598                          * Lock order dictates acquiring vma_lock BEFORE
1599                          * i_mmap_rwsem.  We can only try lock here and fail
1600                          * if unsuccessful.
1601                          */
1602                         if (!anon) {
1603                                 VM_BUG_ON(!(flags & TTU_RMAP_LOCKED));
1604                                 if (!hugetlb_vma_trylock_write(vma)) {
1605                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1606                                         ret = false;
1607                                         break;
1608                                 }
1609                                 if (huge_pmd_unshare(mm, vma, address, pvmw.pte)) {
1610                                         hugetlb_vma_unlock_write(vma);
1611                                         flush_tlb_range(vma,
1612                                                 range.start, range.end);
1613                                         mmu_notifier_invalidate_range(mm,
1614                                                 range.start, range.end);
1615                                         /*
1616                                          * The ref count of the PMD page was
1617                                          * dropped which is part of the way map
1618                                          * counting is done for shared PMDs.
1619                                          * Return 'true' here.  When there is
1620                                          * no other sharing, huge_pmd_unshare
1621                                          * returns false and we will unmap the
1622                                          * actual page and drop map count
1623                                          * to zero.
1624                                          */
1625                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1626                                         break;
1627                                 }
1628                                 hugetlb_vma_unlock_write(vma);
1629                         }
1630                         pteval = huge_ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1631                 } else {
1632                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
1633                         /* Nuke the page table entry. */
1634                         if (should_defer_flush(mm, flags)) {
1635                                 /*
1636                                  * We clear the PTE but do not flush so potentially
1637                                  * a remote CPU could still be writing to the folio.
1638                                  * If the entry was previously clean then the
1639                                  * architecture must guarantee that a clear->dirty
1640                                  * transition on a cached TLB entry is written through
1641                                  * and traps if the PTE is unmapped.
1642                                  */
1643                                 pteval = ptep_get_and_clear(mm, address, pvmw.pte);
1644
1645                                 set_tlb_ubc_flush_pending(mm, pte_dirty(pteval));
1646                         } else {
1647                                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
1648                         }
1649                 }
1650
1651                 /*
1652                  * Now the pte is cleared. If this pte was uffd-wp armed,
1653                  * we may want to replace a none pte with a marker pte if
1654                  * it's file-backed, so we don't lose the tracking info.
1655                  */
1656                 pte_install_uffd_wp_if_needed(vma, address, pvmw.pte, pteval);
1657
1658                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
1659                 if (pte_dirty(pteval))
1660                         folio_mark_dirty(folio);
1661
1662                 /* Update high watermark before we lower rss */
1663                 update_hiwater_rss(mm);
1664
1665                 if (PageHWPoison(subpage) && !(flags & TTU_IGNORE_HWPOISON)) {
1666                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
1667                         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1668                                 hugetlb_count_sub(folio_nr_pages(folio), mm);
1669                                 set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1670                         } else {
1671                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
1672                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1673                         }
1674
1675                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
1676                         /*
1677                          * The guest indicated that the page content is of no
1678                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
1679                          * will take care of the rest.
1680                          * A future reference will then fault in a new zero
1681                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
1682                          * this page though, as its main user (postcopy
1683                          * migration) will not expect userfaults on already
1684                          * copied pages.
1685                          */
1686                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
1687                         /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1688                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1689                                                       address + PAGE_SIZE);
1690                 } else if (folio_test_anon(folio)) {
1691                         swp_entry_t entry = { .val = page_private(subpage) };
1692                         pte_t swp_pte;
1693                         /*
1694                          * Store the swap location in the pte.
1695                          * See handle_pte_fault() ...
1696                          */
1697                         if (unlikely(folio_test_swapbacked(folio) !=
1698                                         folio_test_swapcache(folio))) {
1699                                 WARN_ON_ONCE(1);
1700                                 ret = false;
1701                                 /* We have to invalidate as we cleared the pte */
1702                                 mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1703                                                         address + PAGE_SIZE);
1704                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1705                                 break;
1706                         }
1707
1708                         /* MADV_FREE page check */
1709                         if (!folio_test_swapbacked(folio)) {
1710                                 int ref_count, map_count;
1711
1712                                 /*
1713                                  * Synchronize with gup_pte_range():
1714                                  * - clear PTE; barrier; read refcount
1715                                  * - inc refcount; barrier; read PTE
1716                                  */
1717                                 smp_mb();
1718
1719                                 ref_count = folio_ref_count(folio);
1720                                 map_count = folio_mapcount(folio);
1721
1722                                 /*
1723                                  * Order reads for page refcount and dirty flag
1724                                  * (see comments in __remove_mapping()).
1725                                  */
1726                                 smp_rmb();
1727
1728                                 /*
1729                                  * The only page refs must be one from isolation
1730                                  * plus the rmap(s) (dropped by discard:).
1731                                  */
1732                                 if (ref_count == 1 + map_count &&
1733                                     !folio_test_dirty(folio)) {
1734                                         /* Invalidate as we cleared the pte */
1735                                         mmu_notifier_invalidate_range(mm,
1736                                                 address, address + PAGE_SIZE);
1737                                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1738                                         goto discard;
1739                                 }
1740
1741                                 /*
1742                                  * If the folio was redirtied, it cannot be
1743                                  * discarded. Remap the page to page table.
1744                                  */
1745                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1746                                 folio_set_swapbacked(folio);
1747                                 ret = false;
1748                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1749                                 break;
1750                         }
1751
1752                         if (swap_duplicate(entry) < 0) {
1753                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1754                                 ret = false;
1755                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1756                                 break;
1757                         }
1758                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
1759                                 swap_free(entry);
1760                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1761                                 ret = false;
1762                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1763                                 break;
1764                         }
1765
1766                         /* See page_try_share_anon_rmap(): clear PTE first. */
1767                         if (anon_exclusive &&
1768                             page_try_share_anon_rmap(subpage)) {
1769                                 swap_free(entry);
1770                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
1771                                 ret = false;
1772                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1773                                 break;
1774                         }
1775                         /*
1776                          * Note: We *don't* remember if the page was mapped
1777                          * exclusively in the swap pte if the architecture
1778                          * doesn't support __HAVE_ARCH_PTE_SWP_EXCLUSIVE. In
1779                          * that case, swapin code has to re-determine that
1780                          * manually and might detect the page as possibly
1781                          * shared, for example, if there are other references on
1782                          * the page or if the page is under writeback. We made
1783                          * sure that there are no GUP pins on the page that
1784                          * would rely on it, so for GUP pins this is fine.
1785                          */
1786                         if (list_empty(&mm->mmlist)) {
1787                                 spin_lock(&mmlist_lock);
1788                                 if (list_empty(&mm->mmlist))
1789                                         list_add(&mm->mmlist, &init_mm.mmlist);
1790                                 spin_unlock(&mmlist_lock);
1791                         }
1792                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
1793                         inc_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
1794                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
1795                         if (anon_exclusive)
1796                                 swp_pte = pte_swp_mkexclusive(swp_pte);
1797                         if (pte_soft_dirty(pteval))
1798                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
1799                         if (pte_uffd_wp(pteval))
1800                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
1801                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
1802                         /* Invalidate as we cleared the pte */
1803                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
1804                                                       address + PAGE_SIZE);
1805                 } else {
1806                         /*
1807                          * This is a locked file-backed folio,
1808                          * so it cannot be removed from the page
1809                          * cache and replaced by a new folio before
1810                          * mmu_notifier_invalidate_range_end, so no
1811                          * concurrent thread might update its page table
1812                          * to point at a new folio while a device is
1813                          * still using this folio.
1814                          *
1815                          * See Documentation/mm/mmu_notifier.rst
1816                          */
1817                         dec_mm_counter(mm, mm_counter_file(&folio->page));
1818                 }
1819 discard:
1820                 /*
1821                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() it has be
1822                  * done above for all cases requiring it to happen under page
1823                  * table lock before mmu_notifier_invalidate_range_end()
1824                  *
1825                  * See Documentation/mm/mmu_notifier.rst
1826                  */
1827                 page_remove_rmap(subpage, vma, folio_test_hugetlb(folio));
1828                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
1829                         mlock_page_drain_local();
1830                 folio_put(folio);
1831         }
1832
1833         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
1834
1835         return ret;
1836 }
1837
1838 static bool invalid_migration_vma(struct vm_area_struct *vma, void *arg)
1839 {
1840         return vma_is_temporary_stack(vma);
1841 }
1842
1843 static int folio_not_mapped(struct folio *folio)
1844 {
1845         return !folio_mapped(folio);
1846 }
1847
1848 /**
1849  * try_to_unmap - Try to remove all page table mappings to a folio.
1850  * @folio: The folio to unmap.
1851  * @flags: action and flags
1852  *
1853  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
1854  * folio.  It is the caller's responsibility to check if the folio is
1855  * still mapped if needed (use TTU_SYNC to prevent accounting races).
1856  *
1857  * Context: Caller must hold the folio lock.
1858  */
1859 void try_to_unmap(struct folio *folio, enum ttu_flags flags)
1860 {
1861         struct rmap_walk_control rwc = {
1862                 .rmap_one = try_to_unmap_one,
1863                 .arg = (void *)flags,
1864                 .done = folio_not_mapped,
1865                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
1866         };
1867
1868         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
1869                 rmap_walk_locked(folio, &rwc);
1870         else
1871                 rmap_walk(folio, &rwc);
1872 }
1873
1874 /*
1875  * @arg: enum ttu_flags will be passed to this argument.
1876  *
1877  * If TTU_SPLIT_HUGE_PMD is specified any PMD mappings will be split into PTEs
1878  * containing migration entries.
1879  */
1880 static bool try_to_migrate_one(struct folio *folio, struct vm_area_struct *vma,
1881                      unsigned long address, void *arg)
1882 {
1883         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
1884         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
1885         pte_t pteval;
1886         struct page *subpage;
1887         bool anon_exclusive, ret = true;
1888         struct mmu_notifier_range range;
1889         enum ttu_flags flags = (enum ttu_flags)(long)arg;
1890
1891         /*
1892          * When racing against e.g. zap_pte_range() on another cpu,
1893          * in between its ptep_get_and_clear_full() and page_remove_rmap(),
1894          * try_to_migrate() may return before page_mapped() has become false,
1895          * if page table locking is skipped: use TTU_SYNC to wait for that.
1896          */
1897         if (flags & TTU_SYNC)
1898                 pvmw.flags = PVMW_SYNC;
1899
1900         /*
1901          * unmap_page() in mm/huge_memory.c is the only user of migration with
1902          * TTU_SPLIT_HUGE_PMD and it wants to freeze.
1903          */
1904         if (flags & TTU_SPLIT_HUGE_PMD)
1905                 split_huge_pmd_address(vma, address, true, folio);
1906
1907         /*
1908          * For THP, we have to assume the worse case ie pmd for invalidation.
1909          * For hugetlb, it could be much worse if we need to do pud
1910          * invalidation in the case of pmd sharing.
1911          *
1912          * Note that the page can not be free in this function as call of
1913          * try_to_unmap() must hold a reference on the page.
1914          */
1915         range.end = vma_address_end(&pvmw);
1916         mmu_notifier_range_init(&range, MMU_NOTIFY_CLEAR, 0, vma, vma->vm_mm,
1917                                 address, range.end);
1918         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1919                 /*
1920                  * If sharing is possible, start and end will be adjusted
1921                  * accordingly.
1922                  */
1923                 adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start,
1924                                                      &range.end);
1925         }
1926         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
1927
1928         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
1929 #ifdef CONFIG_ARCH_ENABLE_THP_MIGRATION
1930                 /* PMD-mapped THP migration entry */
1931                 if (!pvmw.pte) {
1932                         subpage = folio_page(folio,
1933                                 pmd_pfn(*pvmw.pmd) - folio_pfn(folio));
1934                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_hugetlb(folio) ||
1935                                         !folio_test_pmd_mappable(folio), folio);
1936
1937                         if (set_pmd_migration_entry(&pvmw, subpage)) {
1938                                 ret = false;
1939                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1940                                 break;
1941                         }
1942                         continue;
1943                 }
1944 #endif
1945
1946                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
1947                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
1948
1949                 if (folio_is_zone_device(folio)) {
1950                         /*
1951                          * Our PTE is a non-present device exclusive entry and
1952                          * calculating the subpage as for the common case would
1953                          * result in an invalid pointer.
1954                          *
1955                          * Since only PAGE_SIZE pages can currently be
1956                          * migrated, just set it to page. This will need to be
1957                          * changed when hugepage migrations to device private
1958                          * memory are supported.
1959                          */
1960                         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_nr_pages(folio) > 1, folio);
1961                         subpage = &folio->page;
1962                 } else {
1963                         subpage = folio_page(folio,
1964                                         pte_pfn(*pvmw.pte) - folio_pfn(folio));
1965                 }
1966                 address = pvmw.address;
1967                 anon_exclusive = folio_test_anon(folio) &&
1968                                  PageAnonExclusive(subpage);
1969
1970                 if (folio_test_hugetlb(folio)) {
1971                         bool anon = folio_test_anon(folio);
1972
1973                         /*
1974                          * huge_pmd_unshare may unmap an entire PMD page.
1975                          * There is no way of knowing exactly which PMDs may
1976                          * be cached for this mm, so we must flush them all.
1977                          * start/end were already adjusted above to cover this
1978                          * range.
1979                          */
1980                         flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
1981
1982                         /*
1983                          * To call huge_pmd_unshare, i_mmap_rwsem must be
1984                          * held in write mode.  Caller needs to explicitly
1985                          * do this outside rmap routines.
1986                          *
1987                          * We also must hold hugetlb vma_lock in write mode.
1988                          * Lock order dictates acquiring vma_lock BEFORE
1989                          * i_mmap_rwsem.  We can only try lock here and
1990                          * fail if unsuccessful.
1991                          */
1992                         if (!anon) {
1993                                 VM_BUG_ON(!(flags & TTU_RMAP_LOCKED));
1994                                 if (!hugetlb_vma_trylock_write(vma)) {
1995                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
1996                                         ret = false;
1997                                         break;
1998                                 }
1999                                 if (huge_pmd_unshare(mm, vma, address, pvmw.pte)) {
2000                                         hugetlb_vma_unlock_write(vma);
2001                                         flush_tlb_range(vma,
2002                                                 range.start, range.end);
2003                                         mmu_notifier_invalidate_range(mm,
2004                                                 range.start, range.end);
2005
2006                                         /*
2007                                          * The ref count of the PMD page was
2008                                          * dropped which is part of the way map
2009                                          * counting is done for shared PMDs.
2010                                          * Return 'true' here.  When there is
2011                                          * no other sharing, huge_pmd_unshare
2012                                          * returns false and we will unmap the
2013                                          * actual page and drop map count
2014                                          * to zero.
2015                                          */
2016                                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2017                                         break;
2018                                 }
2019                                 hugetlb_vma_unlock_write(vma);
2020                         }
2021                         /* Nuke the hugetlb page table entry */
2022                         pteval = huge_ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
2023                 } else {
2024                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
2025                         /* Nuke the page table entry. */
2026                         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
2027                 }
2028
2029                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
2030                 if (pte_dirty(pteval))
2031                         folio_mark_dirty(folio);
2032
2033                 /* Update high watermark before we lower rss */
2034                 update_hiwater_rss(mm);
2035
2036                 if (folio_is_device_private(folio)) {
2037                         unsigned long pfn = folio_pfn(folio);
2038                         swp_entry_t entry;
2039                         pte_t swp_pte;
2040
2041                         if (anon_exclusive)
2042                                 BUG_ON(page_try_share_anon_rmap(subpage));
2043
2044                         /*
2045                          * Store the pfn of the page in a special migration
2046                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
2047                          * pte is removed and then restart fault handling.
2048                          */
2049                         entry = pte_to_swp_entry(pteval);
2050                         if (is_writable_device_private_entry(entry))
2051                                 entry = make_writable_migration_entry(pfn);
2052                         else if (anon_exclusive)
2053                                 entry = make_readable_exclusive_migration_entry(pfn);
2054                         else
2055                                 entry = make_readable_migration_entry(pfn);
2056                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2057
2058                         /*
2059                          * pteval maps a zone device page and is therefore
2060                          * a swap pte.
2061                          */
2062                         if (pte_swp_soft_dirty(pteval))
2063                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2064                         if (pte_swp_uffd_wp(pteval))
2065                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2066                         set_pte_at(mm, pvmw.address, pvmw.pte, swp_pte);
2067                         trace_set_migration_pte(pvmw.address, pte_val(swp_pte),
2068                                                 compound_order(&folio->page));
2069                         /*
2070                          * No need to invalidate here it will synchronize on
2071                          * against the special swap migration pte.
2072                          */
2073                 } else if (PageHWPoison(subpage)) {
2074                         pteval = swp_entry_to_pte(make_hwpoison_entry(subpage));
2075                         if (folio_test_hugetlb(folio)) {
2076                                 hugetlb_count_sub(folio_nr_pages(folio), mm);
2077                                 set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2078                         } else {
2079                                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
2080                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2081                         }
2082
2083                 } else if (pte_unused(pteval) && !userfaultfd_armed(vma)) {
2084                         /*
2085                          * The guest indicated that the page content is of no
2086                          * interest anymore. Simply discard the pte, vmscan
2087                          * will take care of the rest.
2088                          * A future reference will then fault in a new zero
2089                          * page. When userfaultfd is active, we must not drop
2090                          * this page though, as its main user (postcopy
2091                          * migration) will not expect userfaults on already
2092                          * copied pages.
2093                          */
2094                         dec_mm_counter(mm, mm_counter(&folio->page));
2095                         /* We have to invalidate as we cleared the pte */
2096                         mmu_notifier_invalidate_range(mm, address,
2097                                                       address + PAGE_SIZE);
2098                 } else {
2099                         swp_entry_t entry;
2100                         pte_t swp_pte;
2101
2102                         if (arch_unmap_one(mm, vma, address, pteval) < 0) {
2103                                 if (folio_test_hugetlb(folio))
2104                                         set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2105                                 else
2106                                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2107                                 ret = false;
2108                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2109                                 break;
2110                         }
2111                         VM_BUG_ON_PAGE(pte_write(pteval) && folio_test_anon(folio) &&
2112                                        !anon_exclusive, subpage);
2113
2114                         /* See page_try_share_anon_rmap(): clear PTE first. */
2115                         if (anon_exclusive &&
2116                             page_try_share_anon_rmap(subpage)) {
2117                                 if (folio_test_hugetlb(folio))
2118                                         set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2119                                 else
2120                                         set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, pteval);
2121                                 ret = false;
2122                                 page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2123                                 break;
2124                         }
2125
2126                         /*
2127                          * Store the pfn of the page in a special migration
2128                          * pte. do_swap_page() will wait until the migration
2129                          * pte is removed and then restart fault handling.
2130                          */
2131                         if (pte_write(pteval))
2132                                 entry = make_writable_migration_entry(
2133                                                         page_to_pfn(subpage));
2134                         else if (anon_exclusive)
2135                                 entry = make_readable_exclusive_migration_entry(
2136                                                         page_to_pfn(subpage));
2137                         else
2138                                 entry = make_readable_migration_entry(
2139                                                         page_to_pfn(subpage));
2140                         if (pte_young(pteval))
2141                                 entry = make_migration_entry_young(entry);
2142                         if (pte_dirty(pteval))
2143                                 entry = make_migration_entry_dirty(entry);
2144                         swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2145                         if (pte_soft_dirty(pteval))
2146                                 swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2147                         if (pte_uffd_wp(pteval))
2148                                 swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2149                         if (folio_test_hugetlb(folio))
2150                                 set_huge_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
2151                         else
2152                                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
2153                         trace_set_migration_pte(address, pte_val(swp_pte),
2154                                                 compound_order(&folio->page));
2155                         /*
2156                          * No need to invalidate here it will synchronize on
2157                          * against the special swap migration pte.
2158                          */
2159                 }
2160
2161                 /*
2162                  * No need to call mmu_notifier_invalidate_range() it has be
2163                  * done above for all cases requiring it to happen under page
2164                  * table lock before mmu_notifier_invalidate_range_end()
2165                  *
2166                  * See Documentation/mm/mmu_notifier.rst
2167                  */
2168                 page_remove_rmap(subpage, vma, folio_test_hugetlb(folio));
2169                 if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
2170                         mlock_page_drain_local();
2171                 folio_put(folio);
2172         }
2173
2174         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
2175
2176         return ret;
2177 }
2178
2179 /**
2180  * try_to_migrate - try to replace all page table mappings with swap entries
2181  * @folio: the folio to replace page table entries for
2182  * @flags: action and flags
2183  *
2184  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this folio and
2185  * replace them with special swap entries. Caller must hold the folio lock.
2186  */
2187 void try_to_migrate(struct folio *folio, enum ttu_flags flags)
2188 {
2189         struct rmap_walk_control rwc = {
2190                 .rmap_one = try_to_migrate_one,
2191                 .arg = (void *)flags,
2192                 .done = folio_not_mapped,
2193                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
2194         };
2195
2196         /*
2197          * Migration always ignores mlock and only supports TTU_RMAP_LOCKED and
2198          * TTU_SPLIT_HUGE_PMD and TTU_SYNC flags.
2199          */
2200         if (WARN_ON_ONCE(flags & ~(TTU_RMAP_LOCKED | TTU_SPLIT_HUGE_PMD |
2201                                         TTU_SYNC)))
2202                 return;
2203
2204         if (folio_is_zone_device(folio) &&
2205             (!folio_is_device_private(folio) && !folio_is_device_coherent(folio)))
2206                 return;
2207
2208         /*
2209          * During exec, a temporary VMA is setup and later moved.
2210          * The VMA is moved under the anon_vma lock but not the
2211          * page tables leading to a race where migration cannot
2212          * find the migration ptes. Rather than increasing the
2213          * locking requirements of exec(), migration skips
2214          * temporary VMAs until after exec() completes.
2215          */
2216         if (!folio_test_ksm(folio) && folio_test_anon(folio))
2217                 rwc.invalid_vma = invalid_migration_vma;
2218
2219         if (flags & TTU_RMAP_LOCKED)
2220                 rmap_walk_locked(folio, &rwc);
2221         else
2222                 rmap_walk(folio, &rwc);
2223 }
2224
2225 #ifdef CONFIG_DEVICE_PRIVATE
2226 struct make_exclusive_args {
2227         struct mm_struct *mm;
2228         unsigned long address;
2229         void *owner;
2230         bool valid;
2231 };
2232
2233 static bool page_make_device_exclusive_one(struct folio *folio,
2234                 struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, void *priv)
2235 {
2236         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
2237         DEFINE_FOLIO_VMA_WALK(pvmw, folio, vma, address, 0);
2238         struct make_exclusive_args *args = priv;
2239         pte_t pteval;
2240         struct page *subpage;
2241         bool ret = true;
2242         struct mmu_notifier_range range;
2243         swp_entry_t entry;
2244         pte_t swp_pte;
2245
2246         mmu_notifier_range_init_owner(&range, MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE, 0, vma,
2247                                       vma->vm_mm, address, min(vma->vm_end,
2248                                       address + folio_size(folio)),
2249                                       args->owner);
2250         mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
2251
2252         while (page_vma_mapped_walk(&pvmw)) {
2253                 /* Unexpected PMD-mapped THP? */
2254                 VM_BUG_ON_FOLIO(!pvmw.pte, folio);
2255
2256                 if (!pte_present(*pvmw.pte)) {
2257                         ret = false;
2258                         page_vma_mapped_walk_done(&pvmw);
2259                         break;
2260                 }
2261
2262                 subpage = folio_page(folio,
2263                                 pte_pfn(*pvmw.pte) - folio_pfn(folio));
2264                 address = pvmw.address;
2265
2266                 /* Nuke the page table entry. */
2267                 flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pvmw.pte));
2268                 pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pvmw.pte);
2269
2270                 /* Set the dirty flag on the folio now the pte is gone. */
2271                 if (pte_dirty(pteval))
2272                         folio_mark_dirty(folio);
2273
2274                 /*
2275                  * Check that our target page is still mapped at the expected
2276                  * address.
2277                  */
2278                 if (args->mm == mm && args->address == address &&
2279                     pte_write(pteval))
2280                         args->valid = true;
2281
2282                 /*
2283                  * Store the pfn of the page in a special migration
2284                  * pte. do_swap_page() will wait until the migration
2285                  * pte is removed and then restart fault handling.
2286                  */
2287                 if (pte_write(pteval))
2288                         entry = make_writable_device_exclusive_entry(
2289                                                         page_to_pfn(subpage));
2290                 else
2291                         entry = make_readable_device_exclusive_entry(
2292                                                         page_to_pfn(subpage));
2293                 swp_pte = swp_entry_to_pte(entry);
2294                 if (pte_soft_dirty(pteval))
2295                         swp_pte = pte_swp_mksoft_dirty(swp_pte);
2296                 if (pte_uffd_wp(pteval))
2297                         swp_pte = pte_swp_mkuffd_wp(swp_pte);
2298
2299                 set_pte_at(mm, address, pvmw.pte, swp_pte);
2300
2301                 /*
2302                  * There is a reference on the page for the swap entry which has
2303                  * been removed, so shouldn't take another.
2304                  */
2305                 page_remove_rmap(subpage, vma, false);
2306         }
2307
2308         mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
2309
2310         return ret;
2311 }
2312
2313 /**
2314  * folio_make_device_exclusive - Mark the folio exclusively owned by a device.
2315  * @folio: The folio to replace page table entries for.
2316  * @mm: The mm_struct where the folio is expected to be mapped.
2317  * @address: Address where the folio is expected to be mapped.
2318  * @owner: passed to MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE range notifier callbacks
2319  *
2320  * Tries to remove all the page table entries which are mapping this
2321  * folio and replace them with special device exclusive swap entries to
2322  * grant a device exclusive access to the folio.
2323  *
2324  * Context: Caller must hold the folio lock.
2325  * Return: false if the page is still mapped, or if it could not be unmapped
2326  * from the expected address. Otherwise returns true (success).
2327  */
2328 static bool folio_make_device_exclusive(struct folio *folio,
2329                 struct mm_struct *mm, unsigned long address, void *owner)
2330 {
2331         struct make_exclusive_args args = {
2332                 .mm = mm,
2333                 .address = address,
2334                 .owner = owner,
2335                 .valid = false,
2336         };
2337         struct rmap_walk_control rwc = {
2338                 .rmap_one = page_make_device_exclusive_one,
2339                 .done = folio_not_mapped,
2340                 .anon_lock = folio_lock_anon_vma_read,
2341                 .arg = &args,
2342         };
2343
2344         /*
2345          * Restrict to anonymous folios for now to avoid potential writeback
2346          * issues.
2347          */
2348         if (!folio_test_anon(folio))
2349                 return false;
2350
2351         rmap_walk(folio, &rwc);
2352
2353         return args.valid && !folio_mapcount(folio);
2354 }
2355
2356 /**
2357  * make_device_exclusive_range() - Mark a range for exclusive use by a device
2358  * @mm: mm_struct of associated target process
2359  * @start: start of the region to mark for exclusive device access
2360  * @end: end address of region
2361  * @pages: returns the pages which were successfully marked for exclusive access
2362  * @owner: passed to MMU_NOTIFY_EXCLUSIVE range notifier to allow filtering
2363  *
2364  * Returns: number of pages found in the range by GUP. A page is marked for
2365  * exclusive access only if the page pointer is non-NULL.
2366  *
2367  * This function finds ptes mapping page(s) to the given address range, locks
2368  * them and replaces mappings with special swap entries preventing userspace CPU
2369  * access. On fault these entries are replaced with the original mapping after
2370  * calling MMU notifiers.
2371  *
2372  * A driver using this to program access from a device must use a mmu notifier
2373  * critical section to hold a device specific lock during programming. Once
2374  * programming is complete it should drop the page lock and reference after
2375  * which point CPU access to the page will revoke the exclusive access.
2376  */
2377 int make_device_exclusive_range(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
2378                                 unsigned long end, struct page **pages,
2379                                 void *owner)
2380 {
2381         long npages = (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2382         long i;
2383
2384         npages = get_user_pages_remote(mm, start, npages,
2385                                        FOLL_GET | FOLL_WRITE | FOLL_SPLIT_PMD,
2386                                        pages, NULL, NULL);
2387         if (npages < 0)
2388                 return npages;
2389
2390         for (i = 0; i < npages; i++, start += PAGE_SIZE) {
2391                 struct folio *folio = page_folio(pages[i]);
2392                 if (PageTail(pages[i]) || !folio_trylock(folio)) {
2393                         folio_put(folio);
2394                         pages[i] = NULL;
2395                         continue;
2396                 }
2397
2398                 if (!folio_make_device_exclusive(folio, mm, start, owner)) {
2399                         folio_unlock(folio);
2400                         folio_put(folio);
2401                         pages[i] = NULL;
2402                 }
2403         }
2404
2405         return npages;
2406 }
2407 EXPORT_SYMBOL_GPL(make_device_exclusive_range);
2408 #endif
2409
2410 void __put_anon_vma(struct anon_vma *anon_vma)
2411 {
2412         struct anon_vma *root = anon_vma->root;
2413
2414         anon_vma_free(anon_vma);
2415         if (root != anon_vma && atomic_dec_and_test(&root->refcount))
2416                 anon_vma_free(root);
2417 }
2418
2419 static struct anon_vma *rmap_walk_anon_lock(struct folio *folio,
2420                                             struct rmap_walk_control *rwc)
2421 {
2422         struct anon_vma *anon_vma;
2423
2424         if (rwc->anon_lock)
2425                 return rwc->anon_lock(folio, rwc);
2426
2427         /*
2428          * Note: remove_migration_ptes() cannot use folio_lock_anon_vma_read()
2429          * because that depends on page_mapped(); but not all its usages
2430          * are holding mmap_lock. Users without mmap_lock are required to
2431          * take a reference count to prevent the anon_vma disappearing
2432          */
2433         anon_vma = folio_anon_vma(folio);
2434         if (!anon_vma)
2435                 return NULL;
2436
2437         if (anon_vma_trylock_read(anon_vma))
2438                 goto out;
2439
2440         if (rwc->try_lock) {
2441                 anon_vma = NULL;
2442                 rwc->contended = true;
2443                 goto out;
2444         }
2445
2446         anon_vma_lock_read(anon_vma);
2447 out:
2448         return anon_vma;
2449 }
2450
2451 /*
2452  * rmap_walk_anon - do something to anonymous page using the object-based
2453  * rmap method
2454  * @page: the page to be handled
2455  * @rwc: control variable according to each walk type
2456  *
2457  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
2458  * contained in the anon_vma struct it points to.
2459  */
2460 static void rmap_walk_anon(struct folio *folio,
2461                 struct rmap_walk_control *rwc, bool locked)
2462 {
2463         struct anon_vma *anon_vma;
2464         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
2465         struct anon_vma_chain *avc;
2466
2467         if (locked) {
2468                 anon_vma = folio_anon_vma(folio);
2469                 /* anon_vma disappear under us? */
2470                 VM_BUG_ON_FOLIO(!anon_vma, folio);
2471         } else {
2472                 anon_vma = rmap_walk_anon_lock(folio, rwc);
2473         }
2474         if (!anon_vma)
2475                 return;
2476
2477         pgoff_start = folio_pgoff(folio);
2478         pgoff_end = pgoff_start + folio_nr_pages(folio) - 1;
2479         anon_vma_interval_tree_foreach(avc, &anon_vma->rb_root,
2480                         pgoff_start, pgoff_end) {
2481                 struct vm_area_struct *vma = avc->vma;
2482                 unsigned long address = vma_address(&folio->page, vma);
2483
2484                 VM_BUG_ON_VMA(address == -EFAULT, vma);
2485                 cond_resched();
2486
2487                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
2488                         continue;
2489
2490                 if (!rwc->rmap_one(folio, vma, address, rwc->arg))
2491                         break;
2492                 if (rwc->done && rwc->done(folio))
2493                         break;
2494         }
2495
2496         if (!locked)
2497                 anon_vma_unlock_read(anon_vma);
2498 }
2499
2500 /*
2501  * rmap_walk_file - do something to file page using the object-based rmap method
2502  * @page: the page to be handled
2503  * @rwc: control variable according to each walk type
2504  *
2505  * Find all the mappings of a page using the mapping pointer and the vma chains
2506  * contained in the address_space struct it points to.
2507  */
2508 static void rmap_walk_file(struct folio *folio,
2509                 struct rmap_walk_control *rwc, bool locked)
2510 {
2511         struct address_space *mapping = folio_mapping(folio);
2512         pgoff_t pgoff_start, pgoff_end;
2513         struct vm_area_struct *vma;
2514
2515         /*
2516          * The page lock not only makes sure that page->mapping cannot
2517          * suddenly be NULLified by truncation, it makes sure that the
2518          * structure at mapping cannot be freed and reused yet,
2519          * so we can safely take mapping->i_mmap_rwsem.
2520          */
2521         VM_BUG_ON_FOLIO(!folio_test_locked(folio), folio);
2522
2523         if (!mapping)
2524                 return;
2525
2526         pgoff_start = folio_pgoff(folio);
2527         pgoff_end = pgoff_start + folio_nr_pages(folio) - 1;
2528         if (!locked) {
2529                 if (i_mmap_trylock_read(mapping))
2530                         goto lookup;
2531
2532                 if (rwc->try_lock) {
2533                         rwc->contended = true;
2534                         return;
2535                 }
2536
2537                 i_mmap_lock_read(mapping);
2538         }
2539 lookup:
2540         vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap,
2541                         pgoff_start, pgoff_end) {
2542                 unsigned long address = vma_address(&folio->page, vma);
2543
2544                 VM_BUG_ON_VMA(address == -EFAULT, vma);
2545                 cond_resched();
2546
2547                 if (rwc->invalid_vma && rwc->invalid_vma(vma, rwc->arg))
2548                         continue;
2549
2550                 if (!rwc->rmap_one(folio, vma, address, rwc->arg))
2551                         goto done;
2552                 if (rwc->done && rwc->done(folio))
2553                         goto done;
2554         }
2555
2556 done:
2557         if (!locked)
2558                 i_mmap_unlock_read(mapping);
2559 }
2560
2561 void rmap_walk(struct folio *folio, struct rmap_walk_control *rwc)
2562 {
2563         if (unlikely(folio_test_ksm(folio)))
2564                 rmap_walk_ksm(folio, rwc);
2565         else if (folio_test_anon(folio))
2566                 rmap_walk_anon(folio, rwc, false);
2567         else
2568                 rmap_walk_file(folio, rwc, false);
2569 }
2570
2571 /* Like rmap_walk, but caller holds relevant rmap lock */
2572 void rmap_walk_locked(struct folio *folio, struct rmap_walk_control *rwc)
2573 {
2574         /* no ksm support for now */
2575         VM_BUG_ON_FOLIO(folio_test_ksm(folio), folio);
2576         if (folio_test_anon(folio))
2577                 rmap_walk_anon(folio, rwc, true);
2578         else
2579                 rmap_walk_file(folio, rwc, true);
2580 }
2581
2582 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
2583 /*
2584  * The following two functions are for anonymous (private mapped) hugepages.
2585  * Unlike common anonymous pages, anonymous hugepages have no accounting code
2586  * and no lru code, because we handle hugepages differently from common pages.
2587  *
2588  * RMAP_COMPOUND is ignored.
2589  */
2590 void hugepage_add_anon_rmap(struct page *page, struct vm_area_struct *vma,
2591                             unsigned long address, rmap_t flags)
2592 {
2593         struct anon_vma *anon_vma = vma->anon_vma;
2594         int first;
2595
2596         BUG_ON(!PageLocked(page));
2597         BUG_ON(!anon_vma);
2598         /* address might be in next vma when migration races vma_adjust */
2599         first = atomic_inc_and_test(compound_mapcount_ptr(page));
2600         VM_BUG_ON_PAGE(!first && (flags & RMAP_EXCLUSIVE), page);
2601         VM_BUG_ON_PAGE(!first && PageAnonExclusive(page), page);
2602         if (first)
2603                 __page_set_anon_rmap(page, vma, address,
2604                                      !!(flags & RMAP_EXCLUSIVE));
2605 }
2606
2607 void hugepage_add_new_anon_rmap(struct page *page,
2608                         struct vm_area_struct *vma, unsigned long address)
2609 {
2610         BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
2611         /* increment count (starts at -1) */
2612         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), 0);
2613         ClearHPageRestoreReserve(page);
2614         __page_set_anon_rmap(page, vma, address, 1);
2615 }
2616 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */